ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Аннотация
Покрытия из самофлюсующегося порошка марки ПР-Н77Х15С3Р2 (система Ni-Cr-Si-B) наносили на подложку из низкоуглеродистой стали 20 при помощи плазменного напыления. С целью изучения влияния температуры оплавления на структурные и фазовые превращения образцы с покрытиями оплавляли в печи при температурах от 1030 до 1100 ºС. Структурные исследования проводили с использованием оптической и растровой электронной микроскопии, энергодисперсионного и рентгенофазового анализов. Кроме того, в статье приведены результаты измерений микротвердости, а также износостойкости в условиях трения скольжения со смазочным материалом по схеме диск–плоскость. В работе показано, что основными структурными составляющими покрытий после оплавления являются дендриты γ-Ni, включения Cr₇C₃ и эвтектика Ni-Ni₃B. Для покрытий, оплавленных ниже 1070 ºС, характерно также наличие включений CrB и эвтектики Ni₃B-Ni₆Si₂B, для покрытий, оплавленных при 1100 °С, включений CrB₂ и эвтектики (γ-Ni)-CrB. Выявлено, что с повышением температуры оплавления объемная доля твердых фаз (эвтектики, а также карбидов и боридов хрома) увеличивается, что приводит к росту микротвердости и износостойкости.

Список литературы
1. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: учебник для вузов. – М.: МИСиС, 2005. – 432 с.

2. Zeng Z., Kuroda S., Era H. Comparison of oxidation behavior of Ni-20Cr alloy and Ni-base self-fluxing alloy during air plasma spraying // Surface & Coatings Technology. – 2009. – Vol. 204. – P. 69–77.

3. Miguel J.M., Guilemany J.M., Vizcaino S. Tribological study of NiCrBSi coating obtained by different processes // Tribology International. – 2003. – Vol. 36. – P. 181–187.

4. Газотермическое напыление: учебное пособие / Л.Х. Балдаев, В.Н. Борисов, В.А. Вахалин, Г.И. Ганноченко, А.Е. Затока, Б.М. Захаров, А.В. Иванов, В.М. Иванов, В.И. Калита, В.В. Кудинов, А.Ф. Пузряков, Ю.П. Сборщиков, Б.Г. Хамицев, Э.Я. Школьников, В.М. Ярославцев; под общ. ред. Л.Х. Балдаева. – М.: Маркет ДС, 2007. – 344 с. – ISBN 978-5-7958-0146-9.

5. Microchemical and microstructural studies in a PTA weld overlay of Ni–Cr–Si–B alloy on AISI 304L stainless steel / C. Sudha, P. Shankar, R.V. Subba Rao, R. Thirumurugesan, M. Vijayalakshmi, B. Raj // Surface & Coatings Technology. – 2008. – Vol. 202. – P. 2103–2112. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2007.08.063.

6. Microstructures of metallic NiCrBSi coatings manufactured via hybrid plasma spray and in situ laser remelting process / N. Serres, F. Hlawka, S. Costil, C. Langlade, F. Machi // Journal of Thermal Spray Technology. – 2011. – Vol. 20 (1–2). – P. 336–343. – doi: 10.1007/s11666-010-9565-1.

7. A study on microstructure and flame erosion mechanism of a graded Ni-Cr-B-Si coating prepared by laser cladding / H.-F. Xuan, Q.-Y. Wang, S.-L. Bai, Z.-D. Liu, H.-G. Sun, P.-C. Yan // Surface & Coatings Technology. – 2014. – Vol. 244. – P. 203–209. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2014.02.021.

8. Microstructures and environmental assessment of metallic NiCrBSi coatings manufactured via hybrid plasma spray process / N. Serres, F. Hlawka, S. Costil, C. Langlade, F. Machi // Surface & Coatings Technology. – 2010. – Vol. 205. – P. 1039–1046. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2010.03.048.

9. Zhang Z., Wang Z., Liang B. Wear characterization of thermal spray welded // Journal of Materials Processing Technology. – 2009. – Vol. 209. – P. 1368–1374. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2008.03.073.

10. Effect of Ni-to-Fe ratio on structure and properties of Ni-Fe-B-Si-Nb coatings fabricated by laser processing / R. Li, Z. Li, J. Huang, P. Zhang, Y. Zhu // Applied Surface Science. – 2011. – Vol. 257, iss. 8. – P. 3554–3557. – doi: 10.1016/j.apsusc.2010.11.073.

11. Hemmati I., Ocelik V., Hosson J.Th.M. de. Effects of the alloy composition on phase constitution and properties of laser deposited Ni-Cr-B-Si coatings // Physics Procedia. – 2013. – Vol. 41. – P. 302–311. – doi: 10.1016/j.phpro.2013.03.082.

12. Hemmati I., Ocelik V., Hosson J.Th.M. de. Advances in laser surface engineering: tackling the cracking problem in laser-deposited Ni-Cr-B-Si-C alloys // JOM. – 2013. – Vol. 65, iss. 6. – P. 741–748. – doi: 10.1007/s11837-013-0594-3.

13. Microstructural study of NiCrBSi coatings obtained by different processes / R. Gonzalez, M.A. Garcia, I. Penuelas, M. Cadenas, M. del R. Fernandez, A.H. Battez, D. Felgueroso // Wear. – 2007. – Vol. 263, iss. 1–6. – P. 619–624. – doi: 10.1016/j.wear.2007.01.094.

14. An investigation of the mechanical properties and wear resistance of NiCrBSi coatings carried out by in situ laser remelting / N. Serres, F. Hlawka, S. Costil, C. Langlade, F. Machi // Wear. – 2011. –Vol. 270, iss. 9–10. – P. 640–649. – doi: 10.1016/j.wear.2011.01.025.

15. Saricimen H., Quddus A., Ul-Hamid A. Hot corrosion behavior of plasma and HVOF sprayed Co- and Ni-based coatings at 900°C // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. – 2014. – Vol. 50, iss. 3. – Р. 391–399. – doi: 10.1134/S2070205114030162.

16. Liyanage T., Fisher G., Gerlich A.P. Influence of alloy chemistry on microstructure and properties in NiCrBSi overlay coatings deposited by plasma transferred arc welding (PTAW) // Surface & Coatings Technology. – 2010. – Vol. 205, iss. 3. – P. 759–765. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2010.07.095.

17. Gross K.A., Kovalevskis A. Mold manufacture with plasma spraying // Journal of Thermal Spray Technology. – 1996. – Vol. 5, iss. 4. – P. 469–475.

18. Microstructure and wear properties of nickel-based surfacing deposited by plasma transferred arc welding / С. Guoqing, F. Xuesong, W. Yanhui, L. Shan, Z. Wenlong // Surface & Coatings Technology. – 2013. – Vol. 228. – P. 276–282. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2012.05.125.

19. Kesavan D., Kamaraj M. The microstructure and high temperature wear performance of a nickel base hardfaced coating // Surface & Coatings Technology. – 2010. – Vol. 204. – P. 4034–4043. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2010.05.022.

20. Corrosion mechanism of NiCrBSi coatings deposited by HVOF / W. Zhao, Y. Wang, L. Dong, K. Wu, J. Xue // Surface & Coatings Technology. – 2005. – Vol. 190. – P. 293–298. – doi: 10/1016/j.surfcoat.2004.04.057.

21. Comparative examination of the microstructure and high temperature oxidation performance of NiCrBSi flame sprayed and pack cementation coatings / D. Chaliampalias, G. Vourlias, E. Pavlidou, S. Skolianos, K. Chrissafis, G. Stergioudis // Applied Surface Science. – 2009. – Vol. 255, iss. 6. – P. 3605–3612. – doi: 10.1016/j.apsusc.2008.10.006.

22. Чесов Ю.С., Зверев Е.А., Плохов А.В. Структура плазменных покрытий из порошкового материала марки ПГ-С27 // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2010. – № 1. – С. 14–18.

23. Kornienko E., Smirnov A., Kuz’min V. Researches structure and properties of self-fluxing coating, obtained by air-plasma // Applied Mechanics and Materials. – 2014. – Vol. 698. – P. 405–410. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.698.405.

24. Sidhu T.S., Prakash S., Agrawal R.D. Hot corrosion and performance of nickel-based coatings // Current Science. – 2006. – Vol. 90, iss. 1. – P. 41–47.

25. Microstructures and mechanical properties of metallic NiCrBSi and composite NiCrBSi-WC layers manufactured via hybrid plasma/laser process / N. Serresa, F. Hlawka, S. Costil, C. Langlade, F. Machi // Applied Surface Science. – 2011. – Vol. 257, iss. 12. – P. 5132–5137. – doi: 10.1016/j.apsusc.2010.11.062.

26. Rolling contact fatigue mechanism of a plasma-sprayed and laser-remelted Ni alloy coating / X.C. Zhang, B.S. Xu, S.T. Tu, F.Z. Xuan, Y.K. Zhang, H.D. Wang, Y.X. Wu // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. – 2009. – Vol. 32. – P. 84–96. – doi: 10.1111/j.1460-2695.2008.01305.x.

27. Handbook of thermal spray technology / ed. by J.R. Davis. – Materials Park, OH: ASM International, 2004. – 338 p. – ISBN-10: 0871707950. – ISBN-13: 978-0871707956.

28. Wear behaviour of flame sprayed NiCrBSi coating remelted by flame or by laser / R. Gonzalez, M. Cadenas, R. Fernandez, J.L. Cortizo, E. Rodriguez // Wear. – 2007. – Vol. 262. – P. 301–307.

29. Tokunaga T., Nishio K., Hasebe M. Thermodynamic study of phase equilibria in the Ni-Si-B system // Journal of Phase Equilibria. – 2001. – Vol. 22, N 3. – P. 291–299.

30. Liquidus surface of B-Cr-Ni system / Sh. Omori, K. Koyama, Y. Hashimoto, K. Yamada // Journal of the Japan Institute of Metals and Materials. – 1985. – Vol. 49, N 11. – P. 935–939.

31. Hemmati I., Ocelik V., Hosson J.Th.M. de. Electron microscopy characterization of Ni-Cr-B-Si-C laser deposited coatings // Microscopy and Microanalysis. – 2013. – Vol. 19. – P. 120–131. – doi: 10.1017/S1431927612013839.